Question

【題目】錳鋅鐵氧體是應用廣泛的高性能磁性材料。現以akg廢舊堿性鋅錳電池為原料（含錳元素的物質：MnO2占b%，MnOOH占c%）制備錳鋅鐵氧體，主要流程如下：

（1）酸浸廢電池時，被溶解生成Zn2+的物質有______，SO2的作用是_____（填字母編號）。

A．漂白劑

B．沉淀劑

C．氧化劑

D．還原劑

（2）除汞是以氮氣為載體吹入濾液帶出汞蒸汽，經KMnO4溶液吸收而實現的。如圖是KMnO4溶液處于不同pH時對應的單位時間Hg去除率變化圖，圖中物質為Hg與MnO4-在該pH范圍反應的主要產物。

①pH＜6時反應的離子方程式為___________。

②汞的去除速率隨pH變化的規律是_________。

（3）鋅錳干電池中MnO2可以用碳酸錳在空氣中煅燒制得。

已知25℃，101 kPa時：2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H＝-272.0 kJ/mol

MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H＝+116.6 kJ/mol

碳酸錳在空氣中煅燒反應生成MnO2的熱化學方程式是_______________。

（4）x＝0.2的錳鋅鐵氧體具有較高的飽和磁場強度，該錳鋅鐵氧體的組成用氧化物形式（最簡整數比）表示為____________。若制得這種錳鋅鐵氧體的質量為100 kg，在制取過程中不考慮損耗，需補充硫酸錳晶體（MnSO4·H2O）_________kg。（只列出計算式）

Answer 1

【答案】Zn、Zn(OH)2 D 2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O 隨pH增大，汞的去除速率先減小后增大 2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H＝-38.8 kJ/mol MnO·4ZnO·5Fe2O3 169×(－－)

【解析】

廢舊堿性鋅錳電池中含有Zn、Zn(OH)2、碳粉以及MnO2和MnOOH等，加入稀硫酸、通入二氧化硫，Zn、Zn(OH)2和硫酸反應生成Zn2+，MnO2和MnOOH在酸性條件下被二氧化硫還原為Mn2+，過濾除去碳粉，濾液中加入鐵粉、MnSO4·H2O，煮沸1h，再加氨水調節PH至7~10.5，純化燒結得到錳鋅鐵氧體。

（1）鋅錳電池中含有鋅的物質有Zn、Zn(OH)2，可以與酸反應生成鋅離子；SO2在此作了還原劑。

（2）①據圖得pH＜6時主要以Mn2+和Hg2+存在，故反應：2MnO4-＋5Hg＋16H+=2Mn2+＋5Hg2+＋8H2O；②據圖像得隨pH增大，汞的去除速率先減小后增大。

（3）已知25℃，101 kPa時：①2MnO(s)＋O2(g)=2MnO2(s) H1＝-272.0 kJ/mol②MnCO3(s)=MnO(s)＋CO2(g) H2＝+116.6 kJ/mol碳酸錳在空氣中煅燒反應生成MnO2的化學方程式是2MnCO3(s)＋O2(g)=2MnO2(s)＋2CO2(g) H3，據蓋斯定律H3=H1+2H2＝-38.8 kJ/mol。

（4）x＝0.2時，錳鋅鐵氧體的化學式為Mn0.2Zn0.8Fe2O4，化為整數關系為Mn1Zn4Fe10O20，寫成氧化物形式：MnO·4ZnO·5Fe2O3；據題意aKg電池中Mn的物質的量=+，100 kg錳鋅鐵氧體中Mn的物質的量為100/1195=, 需補充硫酸錳晶體（MnSO4·H2O）物質的量=-（+），質量=169×(－－) kg。